青藏高原东北部黄土序列揭示的末次冰期千年尺度气候不稳定性与粉尘积累动力学

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》:Millennial-scale climate instability and dust accumulation dynamics during the Last Glacial Period revealed by loess sequences from the northeastern Tibetan Plateau

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月27日 来源:Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 2.6

编辑推荐:

   •重建了覆盖过去约8万年的可靠OSL年代学。•AMU黄土记录了青藏高原的千年尺度气候不稳定性。•MAR和EM3揭示了不同的粉尘堆积模式。•冷干条件可能限制了史前人类的居住。引言理解过去气候变率对于破译地球气候系统的变化和动态至关重要,可以改善对未来气候变化的预测,并为人类适应

  
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    重建了覆盖过去约8万年的可靠OSL年代学。
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    AMU黄土记录了青藏高原的千年尺度气候不稳定性。
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    MAR和EM3揭示了不同的粉尘堆积模式。
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    冷干条件可能限制了史前人类的居住。

引言

理解过去气候变率对于破译地球气候系统的变化和动态至关重要,可以改善对未来气候变化的预测,并为人类适应策略提供科学见解(Tierney等,2020年)。在上一次冰期循环中,地球经历了一系列急剧的气候变化,包括海因里希(H)和年轻干冷期(YD)冷事件,以及丹斯加德-厄施格(D-O)小间冰期(Dansgaard等,1993年;Heinrich,1988年;Peteet,1995年)。这些急剧的气候事件为了解气候系统对快速环境扰动的响应机制和阈值提供了关键见解。格陵兰冰芯的高分辨率记录显示,上一次冰期存在显著的千年尺度气候不稳定性,其特征是冷期小间冰期和暖期间冰期之间的反复急剧转变(Bond等,1993年;Dansgaard等,1993年)。许多陆地档案,包括黄土和岩溶碳酸盐记录,进一步记录了全球范围内广泛的千年尺度气候变率及其区域表现(Cheng等,2016年;Corrick等,2020年;Song等,2018年;Sun等,2019年)。此外,上一次冰期期间的气候变率也对史前人类演化、迁徙和适应产生了重大影响。上一次冰期代表了人类演化和扩散的关键时期,期间气候波动影响了史前人群的分布、流动性和适应策略。已有研究建议,在上一次冰期期间,千年尺度气候事件可能影响了史前人类迁徙、人口动态和石器技术的扩散(Bergstr?m等,2021年;Mellars和French,2011年;Rabassa和Ponce,2013年)。然而,定量评估气候变率对早期人类扩散和演化的影响仍然具有挑战性(Timmermann和Friedrich,2016年)。这一挑战在很大程度上源于具有可靠年代框架的高分辨率陆地记录稀缺,这限制了我们解析急剧气候转变的时序、区域影响和机制的能力。因此,获取高分辨率和年代学约束良好的过去环境记录对于理解不同地区千年尺度气候变率与人类-环境相互作用之间的联系至关重要。然而,这样的记录在青藏高原东北部仍然非常有限。
青藏高原是地球上最高、最大的高原,对全球环境变化高度敏感,在亚洲粉尘系统中发挥着关键作用,对全球粉尘循环做出了重大贡献(Fang等,2004年;Liu等,2026年;Wei等,2021年)。高原上广泛分布的风成黄土沉积物为重建过去的气候和环境变化提供了连续的陆地档案,为了解青藏高原粉尘活动和区域环境变异的演化提供了重要见解(Liu等,2026年;Qiao等,2014年;Yang等,2021a;Yang等,2025a)。先前的研究表明,青藏高原黄土在重建上一次冰期期间的轨道尺度和千年尺度古气候变率方面具有潜力(Li等,2025年;Li等,2023年;Lü等,2004年)。
甘南高原位于青藏高原东北部,毗邻中国黄土高原西部,是研究高海拔环境、大气环流和粉尘动力学相互作用的关键地区。其气候主要受中纬度西风带和亚洲季风系统耦合的支配(Chen等,2020年;Yang等,2022年)。近期的考古研究表明,早期人类在约16万年前就占据了青藏高原东北部,并随后适应了不同的高海拔环境(Chen等,2019年;Cheng等,2021年;Zhang等,2020年;Zhang等,2018年)。然而,来自高纬度地区的千年尺度气候不稳定性是否以及如何传播到青藏高原东北部仍知之甚少。此外,青藏高原早期人类居住的环境背景约束不足,这在很大程度上是由于具有精确年代学的可靠古环境记录稀缺。这些知识空白突显了在上一次冰期期间详细重建气候演化与环境动态的关键需求。
在此,我们提出了一个新的、高分辨率的OSL定年黄土-古土壤序列,位于青藏高原东北部甘南高原安木曲镇附近。通过使用石英和钾长石光刺激发光(OSL)定年建立了可靠的年代学框架。应用多种环境代用指标,包括粉尘堆积速率(DARs)、磁化率、粒度参数和粒度端元建模,重建了上一次冰期期间青藏高原东北部的环境变化和粉尘堆积历史。此外,我们旨在阐明上一次冰期期间千年尺度气候不稳定性和相关粉尘变异性特征和机制,为青藏高原环境对全球气候变化响应的控制机制,以及高原早期人类种群的环境背景和适应策略提供新的见解。

章节摘要

研究区域与采样

甘南高原位于青藏高原东北部,以地形平缓起伏为特征,平均海拔超过3000米,而相邻的临夏盆地平均海拔较低,约为2000米。与临夏盆地保存的大面积厚层黄土沉积相比,甘南高原的黄土堆积相对较年轻,且通常较薄,导致相对有限

OSL年代学

对所有OSL样品进行了石英OSL测量,而对从1-10米深度区间采集的样品进行了钾长石pIRIR测量。石英OSL和长石IRSL信号非常明亮,分别具有数千个计数和20,000-30,000个计数,显示出有利的发光特性(图3)。样品AMU-200和AMU-500的石英OSL衰减曲线显示,在前2秒内信号迅速降至背景水平,表明OSL

AMU黄土的OSL年代学

石英OSL和钾长石pIR200IR290定年结果表明,AMU黄土序列沉积于约8万年前至今,为上一次冰期期间的环境变化和粉尘活动提供了重要的陆地档案。石英OSL年龄显示,在序列上部8米范围内一般具有一致的地层顺序,除了在约7米深度处出现明显的年龄反转和在约3米深度处出现轻微反转。这些反转可能与沉积后

结论

青藏高原东北部的黄土序列提供了一个陆地档案,记录了全球气候不稳定传播到低纬度高海拔地区的过程。基于AMU剖面的可靠发光年代学和古气候代用指标记录,主要结论总结如下:
  • (1)
    AMU黄土序列的石英OSL和钾长石pIRIR信号表现出适合定年的发光特性。石英SAR-OSL和钾长石pIRIR

CRediT作者贡献声明

杨胜利:撰写——审阅与编辑,撰写——初稿,可视化,验证,监督,方法论,资金获取,正式分析,数据管理,概念化。张雅:可视化,软件,调查,数据管理。李普双:方法论,调查,正式分析,数据管理。赵慧敏:方法论,调查,正式分析,数据管理。单宜光:软件,正式分析,数据管理。张竞昭:调查,数据

利益冲突声明

作者声明他们不存在已知的相互竞争的财务利益或个人关系,这些关系可能影响本文报告的工作。

致谢

本研究由中国国家重点研发计划(2023YFF0905700)和中国国家自然科学基金(资助号42271159和41877447)共同支持,以及第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0602)。感谢陈哲、徐星和刘林在野外和实验室工作中的帮助。感谢编辑和审稿人的宝贵意见,这些意见大大提高了本文稿的质量。
杨胜利|张雅|李普双|赵慧敏|单宜光|张竞昭|刘海丹|罗元龙
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